早期振動對混凝土抗壓強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究

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1、第35卷第5期湖南科技學(xué)院學(xué)報Vol.35No.52014年5月JournalofHunanUniversityofScienceandEngineeringMay.2014早期振動對混凝土抗壓強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究12劉衛(wèi)東魏建軍（1.湖南科技學(xué)院土建系，湖南永州425199；2.黑龍江工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150050）摘要：對新拌混凝土采用了3個不同時刻作為振動的起振點(diǎn)，分別按照3種不同頻率和振幅組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將受振動的試件和基準(zhǔn)（未振動）試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)到一定齡期后進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，從而判斷受振動混凝土1d、3d及28d抗壓強(qiáng)度變化趨勢。測量了不同齡期的72組

2、抗壓強(qiáng)度，通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中有17組強(qiáng)度是降低的，降低的數(shù)據(jù)在6%以內(nèi)的占了16組。試驗(yàn)結(jié)果表明：對處于初、終凝前后混凝土材料施加試驗(yàn)中設(shè)計(jì)的振動，對混凝土的抗壓強(qiáng)度有一定影響。關(guān)鍵詞：路面工程；新拌混凝土；抗壓強(qiáng)度；受振動混凝土中圖分類號：U445文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-2219（2014）05-0146-04?0引言振動對新拌混凝土具有重要的意義。它能夠消除或減少混凝土內(nèi)部材料之間的孔隙，氣泡，增加混凝土的密實(shí)度?？茖W(xué)地選用振動參數(shù)及選擇振動時間可以有效提高混凝土試件的各種強(qiáng)度參數(shù)。若混凝土在初凝前到終凝后階段受到不同的振動作用，其抗壓

3、強(qiáng)度是否受到影響，關(guān)于這方面的研究較少。大量工程施工的新拌混凝土在凝結(jié)硬化過程中發(fā)生著各種各樣的振動，例如：不中斷交通情況下進(jìn)行橋梁鋪裝，交通荷載引起的橋梁振動；在I線通車的情況下修建Ⅱ線時，列車頻繁通過[1]橋梁所產(chǎn)生的振動，對修建中的Ⅱ線橋墩臺混凝土材料硬化過程和后期強(qiáng)度會產(chǎn)生影響；礦井施工時，井下爆破振動。混凝土粘結(jié)強(qiáng)度是在混凝土凝結(jié)過程中形成，那么如果在這個階段發(fā)生振動可能會影響混凝土粘結(jié)力的大小，甚至降低混凝土的強(qiáng)度。鑒于此本文設(shè)計(jì)試驗(yàn)，重點(diǎn)研究混凝土在凝結(jié)初期、中期和后期三個階段受到振動時，是否會對混凝土的抗壓強(qiáng)度有影響。1試驗(yàn)研究早期對振動的研究大部

4、分集中在鐵路及地下爆破所引起的，這些振動主要是高頻率小振幅。對低頻振幅比較大的情況研[2]究較少。根據(jù)Bastian低頻振幅較大時的振動很可能會影響水泥水化的進(jìn)程，從而導(dǎo)致混凝土后期性能的變化。本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)了1Hz、2Hz、4Hz三種較低頻率，3mm、5mm、10mm三種較大振幅的振動，研究經(jīng)過這些頻率和振幅振動后的混凝土軸心抗壓強(qiáng)度變化情況。試驗(yàn)過程中所用的振動臺是由水泥膠砂振實(shí)臺改裝而成，它的頻率范圍為1Hz~4.5Hz，振幅可達(dá)到1mm~10mm。（見圖1）水泥是混凝土材料中重要的組成部分，它的物理化學(xué)性質(zhì)直接影響到混凝土的性能，其中硅酸鹽水泥是最常用的水泥

5、。水泥與水拌合后，生成各種水化產(chǎn)物，隨著時間的推延，具有塑性的水泥漿體經(jīng)過凝結(jié)、硬化逐漸成為具有一定強(qiáng)度的石塊體。水泥漿體的凝結(jié)硬化過程大致可以分為三個過程：（1）誘導(dǎo)期水泥與水接觸后，水泥中的鋁酸三鈣（C3A）在有石膏（CSH2）的水中迅速反應(yīng)，接著發(fā)生一系列反應(yīng)最后析出飽和的氫氧化鈣晶體。誘導(dǎo)期持續(xù)1h左右，開始進(jìn)入凝結(jié)期。此階段水泥漿體仍然保持一定的塑性狀態(tài)；（2）凝結(jié)期在約1h后，溶解于水中的C-S-H形成長纖維的水化硅酸鈣[(C-S-H)長]凝膠與本Aft在水泥顆粒之間互相搭接，形成“網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)”，水泥漿體開逐漸失去塑性，并開始凝結(jié)產(chǎn)生強(qiáng)度。凝結(jié)期持續(xù)6h

6、左右。（3）硬化期C-S-H凝膠和氫氧化鈣晶體數(shù)量明顯增加；水泥核心未水化顆粒愈來愈小，孔隙率也開始減小，強(qiáng)度[3]開始增加，這個階段一般為水泥與水接觸后的6~8h。本次實(shí)驗(yàn)采用的混凝土初凝時間為4.5h，終凝時間6.5h。根據(jù)水泥收稿日期：2014－02－18基金項(xiàng)目：湖南科技學(xué)院科研項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號13XKYTB014）。作者簡介：劉衛(wèi)東（1985－），男，湖南邵陽人，助教，博士研究生，研究方向?yàn)槁访婀こ獭?46混凝土凝結(jié)硬化發(fā)展過程，試驗(yàn)設(shè)計(jì)了3個進(jìn)行早期振動的時間點(diǎn)，分別是水泥與水接觸后的3.5h、4.5h、和6.5h。這些振動時間點(diǎn)的選取保證了混凝土能

7、夠在初凝前、初凝到終凝、終凝后的范圍內(nèi)都能受到振動的影響。1.1試塊成型與振動該試驗(yàn)采用配合比為水泥：水：砂：碎石=477kg：205kg：557.5kg：1163.2kg；水泥采用拉法基42.5普通硅酸鹽水泥,粗集料采用5mm-10mm和10mm-20mm兩檔碎石料進(jìn)行配制。5mm-10mm占40%和10mm-20mm占60%，砂子的細(xì)度模數(shù)為2.8，塌落度控制在50mm-60mm。由于試驗(yàn)要采用不同的頻率和振幅，每次只能夠成型一個頻率和振幅的混凝土試塊?，F(xiàn)以頻率為4，振幅為3（簡記為4-3）的試驗(yàn)條件為例。試驗(yàn)的振動參數(shù)如下表1。表14-3振動參數(shù)組數(shù)起振時間

8、點(diǎn)振動持續(xù)